Llegó el día de uno de los lanzamientos más esperados de esta segunda mitad del año, AMD Matisse o también serie 3000 de AMD o Zen 2, sin duda cualquiera que sea el nombre por el cual sabías de este lanzamiento lo importante es que los primeros procesadores fabricados en 7nm ya serían parte del mercado, y que mejor día que el 7/7. ¿Estarán a la altura? Veamos!
Esta nueva generación de procesadores Ryzen, no solo viene fabricada a menor tamaño (7nm vs 12nm), sino que también, el cambio viene en la forma de diseñar estos de manera tal, que se puedan incorporar mas núcleos sin incrementar el tamaño del die, lo cual resultaría en un proceso mas costoso y con mayor probabilidad de fallas.
Es por ello que se decantaron por el modelo de chiplets, esto es, cada unidad especializada se encuentra en un pedazo de silicio independiente de la otra, de esta forma «basta» con agregar otro chip y se aumentan los cores, o se agregan mas características.
De esta forma se encuentra modularizado el CPU, y esto lo vimos con Ryzen Threadripper y los procesadores Epyc para servidores, todo esto utilizando la carretera de alta velocidad llamada Infinity Fabric 2.0, la cual comunicará ambas unidades CCD a través del cIOD.
Con estos nuevos procesadores, y el nuevo soporte para PCIe 4.0, se hizo necesario actualizar el chipset. Para ello aparece el nuevo X570, el cual otorga mas puertos SATA y NVMe, todos a través de lainterface PCIe 4.0, además de puertos USB 10Gbps (USB 3.2 Gen2). Obviamente la comunicación con el CPU continúa mediante un enlace PCIe 4.0 x4.
Todo está en el ruteo
Para poder comunicarse entre los cores, todo el ruteo de pistas pasa a través del IO die, quien finalmente es el encargado de comunicar los CCD entre sí, y el CPU con las memorias y los demás componentes. Para poder lograr esto, se tuve que aumentar la cantidad de capas de substrato a 12.
Un acercamiento de una de las capas del CPU, se pueden apreciar a simple vista, las líneas Infinity Fabric, que van desde los CCD hasta el IO. No existe comunicación directa entre los 2 CCD.
Nueva topología en el diseño
Con este nuevo desafío en diseño de incorporar mas cores, dentro de un mismo tamaño de socket, la movida mas clara fue pasar a una topología de chiplets. De esta forma, pueden agregar mas y mas cores, tan solo agregando o quitando chips de la empaquetadura.
La unidad básica de Zen2 es el CCD, el cual se compone de 2 unidades CCX (Core Complex) de 4 cores cada una, y 16MB de cache L3 (el doble de antes). Por lo que, cada unidad CCD de Zen2 posee 8cores/16Threads como máximo, y 32MB de cache L3.
Esta topología es la que vemos en los procesadores Ryzen 5 y Ryzen 7 de tercera generación. Ya que el máximo de cores es 8. Recordemos que la comunicación con el IO es a través de la Infinity Fabric, y es este chipset el encargado de comunicarse con el resto de componentes.
Cuando se quiere ir más allá de los 8 cores, es necesario agregar un CCD mas, con esto el máximo serán 16 cores / 32 Threads y 64MB de cache L3. Es por esto que un procesador como el Ryzen 9 3950X (16C/32T) es posible.
Mejoras a nivel Interno (Mejor caché y nuevas etapas)
A un alto nivel, el núcleo se parece mucho a lo mismo que ya conocemos de Zen. Los aspectos más destacados del diseño Zen 2 incluyen un predictor de rama (branch predictor) L2 diferente conocido como un predictor TAGE, una duplicación de la memoria caché micro-op, una duplicación de la memoria caché L3, un aumento en los recursos enteros, un aumento en los recursos de carga / almacenamiento y soporte para AVX-256 de una sola operación (o AVX2).
A pesar de todos estos cambios, AMD ha declarado que no hay una penalización de frecuencia al utilizar AVX2, en función de su plataforma de frecuencia con reconocimiento de energía.
AMD también ha realizado ajustes en el sistema de caché, el más notable es el caché de instrucciones L1, que se ha reducido a la mitad a 32 kB, pero la asociatividad se ha duplicado. La memoria caché de datos L1 y las memorias caché L2 no han cambiado, sin embargo, los buffers de traducción (TLB) han aumentado su compatibilidad. AMD también afirma que ha agregado un mayor soporte de virtualización con respecto a la seguridad, lo que ayuda a habilitar las funciones en el futuro.
Dando una mirada rápida, es fácil decir que duplicar la memoria caché microoperatoria ofrecerá una mejora significativa del IPC en una serie de escenarios, y combinar eso con un aumento en los recursos de carga / almacenamiento ayudará a impulsar más instrucciones. El caché L3 doble ayudará en cargas de trabajo específicas, como lo haría el soporte de operación única AVX2, pero el predictor de rama mejorado también mostrará un aumento en el rendimiento sin formato. En resumen, para un análisis en papel, la mejora de + 15% de IPC de AMD parece ser un número muy razonable para promocionar.
Seguridad: Algo que se mantiene con Zen 2
Uno de los temas importantes del pasado año, y que se mantiene a lo largo de lo que va el 2019, es la seguridad en los CPUs, específicamente aquellos basados en arquitectura X86. Ya que su diseño y microcódigo, permitía a personas maliciosas poder realizar tareas de forma remota, o ejecutar código malicioso para extraer data, sin que uno se diera cuenta.
Como todos los procesadores basados en la arquitectura Zen, estos nuevos Zen 2, poseen mitigaciones a nivel de hardware y también a nivel del sistema operativo ya implementadas por Microsoft. Por lo que, no estarían afectos a los recientes y mas conocidos problemas de seguridad en los CPUs, que por el lado de Intel, se ha transformado en un gran dolor de cabeza.
Soporte y Overclock de Memorias
Otro de los puntos que esta nueva familia de procesadores Ryzen mejora, es el soporte y el overclock en las memorias. Algo que en las actuales generaciones de procesadores Ryzen causaba muchos dolores de cabeza. Pues bien, con este nuevo Zen 2, y el mejorado chip I/O, utilizar memorias de alta frecuencia no será problema, y tampoco lo será llevarlas a lo mas alto en sus frecuencias.
De hecho, prometen que se pueden lograr frecuencias de hasta 5100MHz en las memorias (que lo permitan, claramente) y todo esto por aire. Esto se pudo lograr, en parte por lo mencionado antes, de separar los chips en el CPU y proveer un mejor controlador de memoria en el chipset IO, en conjunto con el chipset X570. Además de que con Infinity Fabric 2.0, se implementan unos divisores de forma automática, para mantener la estabilidad del sistema en su conjunto.
Toda vez que instalamos memorias rápidas en nuestro nuevo sistema, Infinity Fabric operará a una relación 1:1 con la frecuencia de las memorias, esto hasta que se alcanza una frecuencia de 3733MHz. Cuando sobrepasemos esa frecuencia, automáticamente IF entrará en un modo de relación 2:1, esto significa que operará a la mitad de la frecuencia de la memoria.
Esto obviamente conlleva a que la latencia aumentará un poco, y el rendimiento se vea impactado en aproximadamente 1-2%, pero esto lo tuvieron que hacer para poder mantener la estabilidad del IF, y de paso poder lograr frecuencias mas altas en las memorias.
La familia de procesadores Ryzen 3000
Pasemos a conocer un poco de estos nuevos procesadores de 3ra generación.
Los precios se mantienen bien atractivos, algo que nos gustó y llamó la atención, ya que al ser esta una nueva forma de fabricación y producción, debiesen bajar los costos, pero al incorporar mas núcleos estos tienden a subir. Con esto AMD continúa en su línea de ofrecer mas núcleos a un precio atractivo al consumidor.
Windows 10 y sus mejoras
Junto con todas las nuevas características de estos procesadores, AMD junto a Microsoft, implementaron mejoras a nivel del sistema operativo, de esta forma se corrije un problema que se estaba dando en ciertos escenarios actuales, donde el scheduler de Windows, no sabe bien como redireccionar las prioridades de ejecución de las tareas, lo que conllevaba a una latencia mayor, y por consiguiente, una baja en el rendimiento general.
Con el llamado Topology Awareness en Windows y CPPC2 en la BIOS, AMD junto a Microsoft mejoraron los tiempos de respuesta a los cambios de frecuencia en Windows, y además en la distribución de la carga de cada CCX. Con este parche de mejoras, ahora un CCX debe estar completamente lleno de tareas, para recién saltar instrucciones a otro CCX.
Esto podría llegar a generar hasta un 15% de mejora en rendimiento, y un 6% de mejora en el tiempo de respuesta en las aplicaciones. Esto está disponible con la actualización de Mayo de Windows 10, pero solo se activa con placas X570.
La Familia Entera
Finalmente así queda la nueva familia de procesadores Ryzen de 3ra Generación, desde los «modestos» Ryzen con Gráficos Radeon Vega, hasta el tope de línea Ryzen 9 3900X.
Todo un abanico de opciones, desde procesadores con gráficos integrados, hasta 12 núcleos y 24 threads con frecuencias llegando a los 4600MHz.
Especificaciones.
| Especificaciones | AMD Ryzen 9 3900X | AMD Ryzen 7 3700X | AMD Ryzen 5 3600 | AMD Ryzen 7 2700X | Intel Core i9 9900K | Intel Core i7 9700K |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Proceso de Fabricación | 7nm | 7nm | 7nm | 12nm | 14nm | 14nm |
| Cores | 12 | 8 | 6 | 8 | 8 | 8 |
| Threads | 24 | 16 | 12 | 16 | 16 | 8 |
| Frec. Base | 3.8 GHz | 3.6 GHz | 3.6 GHz | 3.7 GHz | 3.6 GHz | 3.6 GHz |
| Frec. Máx | 4.6 GHz | 4.4 GHz | 4.2 GHz | 4.3 GHz | 5.0 GHz | 4.9 GHz |
| Caché L2 | 6MB | 4MB | 3MB | 4MB | 2MB | 2MB |
| Caché L3 | 64MB | 32MB | 32MB | 16MB | 16MB | 12MB |
| TDP | 105W | 65W | 65W | 105W | 95W | 95W |
| Sist. Refrigeración | Wraith Prism with RGB LED | Wraith Prism with RGB LED | Wraith Stealth | Wraith Prism with RGB LED | N/A | N/A |
| Precio USD | $499 | $329 | $199 | $254 | $485 | $365 |
| Precio CLP | $ 445.000 | $ 295.000 | $ 175.000 | $ 250.000 | $ 439.900 | $ 349.900 |
Los Protagonistas
Un pequeño vistazo desde CPUz a lo que serán los protagonistas de este artículo.
Ryzen 9 3900X
Podemos ver que en la cache L3 se indican los 4 CCX, quizás es un error de CPUz, o bien, este modelo posee los 4 CCX activos.
Ryzen 7 3700X
Finalmente se tiene al R7 3700X, en donde a diferencia del anterior, se tienen solo 2 CCX utilizados, esto porque el diseño es solamente de 1 CCD en el paquete.
Primera Mirada.
Como es costumbre AMD nos deja para las pruebas un kit completo con todo lo necesario para demostrar todo el potencial de sus procesadores
El empaque del Ryzen 7 3700X sigue siendo el mismo, salvo por la estetica, sin embargo la del Ryzen 9 3900X vemos un empaque diferente, más atractivo y mejor acabado.
En la zona superior de este encontramos el procesador totalmente acolchado para evitar golpes.
El contenido de el Ryzen 9 3900X muestra un empaque de dos cuerpos, con un acolchado espuma bien resistente y bajo este el sistema de refrigeración.
AMD incorporó en ambos procesadores su mejor cooler, el Wraith Prism. Obviamente con RGB.
Plataforma de Pruebas y Metodología.
| Plataforma de Pruebas | |
|---|---|
| Procesador | - AMD Ryzen 9 3900X - AMD Ryzen 7 3700X - AMD Ryzen 5 3600 |
| Placa Madre | - GIGABYTE X570 AORUS MASTER |
| Memorias | - G.SKILL TridentZ Royal 3600MHz 2x8GB |
| Refrigeración | - AMD Wraith Prism RGB LED |
| Tarjeta de Video | - NVIDIA GTX 1070 Ti 8GB |
| Fuente de Poder | - Corsair RM1000X |
| Almacenamiento | - SAMSUNG 960PRO 512GB M.2 |
| Monitor | - ASUS MG28UQ |
- Sistema operativo Windows 10 Pro x64 [Update 1903].
- Las pruebas fueron realizadas en un ambiente con temperatura de 25ºC aproximadamente.
- La plataforma fue utilizada sin gabinete.
- Los drivers utilizados para las tarjetas gráficas NVIDIA fueron : ForceWare 430.86 WHQL
- Las resoluciones de las pruebas sintéticas son las predeterminadas por cada uno de los benchmarks.
- Las resoluciones de las pruebas reales son de 1920×1080 y 3820×2160 con todos los gráficos al máximo disponibles en cada juego.
Una fotografía de la plataforma andando.
Pruebas 2D.
Pruebas 3D.
Consumo y Temperatura.
Con el nuevo cambio en el proceso de fabricación, esto se debiese ver reflejado al cliente entregando un beneficio directo a lo que es consumo y generación de temperatura, en los siguientes gráficos podremos ver si realmente la teoría de estos beneficios se hacen efectivos.
Para medir consumo y temperatura, se utilizó Linx para estresar los CPU, y CoreTemp + HwMonitor para monitorear.
En lo referente al consumo, solo el R9 3900X se escapa de los demás y sobre su TDP declarado.
En lo referente a las temperaturas, vemos como el Cooler «Stock» hace un buen trabajo, pero nuevamente los 12 núcleos y 24 threads del R9 3900X hacen de las suyas, elevando la temperatura a unos peligrosos 80ºC. Cuando aplicamos overclock, es necesario mirar a otro lado y buscar un cooler de mejor rendimiento.
PCIe 4.0
Otro de los puntos que AMD hace referencia con estos nuevos procesadores, es la inclusión y soporte para el nuevo estándar PCI Express. Donde tranquilamente se dobla el ancho de banda sobre el actual PCIe 3.0. ¿Pero realmente veremos un cambio real?
Una prueba realizada a un SSD NVMe PCIe 4.0, nos entrega el resultado de arriba, claramente no es el tope de la tecnología, ya que está limitado por la controladora (Phison PS5016-E16). Pues bien, en el día a día, no se notará un cambio ten grande, lo que sí notaremos es al momento de trabajar con archivos muy grandes, o cuando estemos transfiriendo una cantidad gigante de información.
Los SSD NVMe PCIe 4.0 que saldrán a la venta el día de hoy, o dentro de las próximas semanas, todos contarán con la misma controladora, ya que es la única disponible por el momento. Por lo que su rendimiento será muy similar al mostrado.
Overclocking.
Como ha pasado con las generaciones anteriores, llegar a un aumento de rendimiento a través de un overclocking manual, en AMD Ryzen es algo limitado, básicamente porque desde ya vienen a una frecuencia bastante cercana a la que podría desarrollar el procesador, por lo que limitantes como temperatura nos impide aumentar la frecuencia más allá a través de soluciones de refrigeración convencionales, sin embargo, no todos los núcleos logran desarrollar la máxima frecuencia en la tecnología XFR. Luego de lo comentado se decidió dejar la frecuencia para todos los núcleos en 4.2 GHz con un Voltaje de 1.4V, en los 3 procesadores y nos dio como resultado lo siguiente.
Como se puede apreciar, hubo una leve mejora con respecto a los valores que uno puede obtener con los procesadores por defecto, y es netamente que con el Cooler Stock no es posible lograr un buen nivel de OC. Tal como se mencionó en el apartado de temperatura, ya que se alcanzaron peaks de 80ºC y 90ºC cuando aplicamos algo de OC.
Conclusión.
El salto tecnológico que entrega AMD con esta nueva generación es enorme, claramente dejan atrás los principales factores que las generaciones anteriores no lograron superar por completo, esto es rendimiento en juegos y soporte de memorias de alta frecuencia.
En los 3 procesadores que hemos tenido la posibilidad de revisar, se logra concluir que AMD realmente está generando un cambio real en cómo hemos estado viendo la industria de procesadores, claramente los precios y el rendimiento que entrega AMD le da un giro de 180º a todo lo que anteriormente se logró ver, y deja muy mal parado a la competencia, que sin duda hemos visto como desesperadamente trata de responder básicamente con lo único que le queda, bajar sus precios.
En términos generales AMD saca la ventaja y se lleva la corona, mas cores e hilos, benefician el trabajo multitarea significativamente, si esto le sumamos un costo de compra menor, la balanza se inclinaría hacia el lado verde. De todas maneras, hay que hacer notar, que cuando hablamos de potencia pura, Intel sigue teniendo un punto a favor acá, aunque con Zen2, la brecha se acortó notablemente.
AMD debe seguir trabajando en mejorar la temperatura, sobretodo ahora que se están aumentando la cantidad de núcleos bajo el mismo pedazo de silicio, esto lo pudimos apreciar en los números del R9 3900X. Se agradece que se incorpore un cooler de buen desempeño, pero si alguien quiere sacarle aún mas rendimiento, se hace necesario y altamente recomendable, cambiar ese cooler por otro de mejor rendimiento, o por alguno basado en refrigeración líquida.
Muchos sabemos que una competencia real entre los 2 grandes fabricantes de procesadores, nos beneficia a todos tanto por los precios como también en la incansable necesidad de tener el mejor producto, llevando al rival a desarrollar tecnologías que sin la presión probablemente tardaría algunos años en lanzarla.
